Отличие реле давления от датчика сухого хода

Датчик сухого хода для насоса: принцип работы и конструкция

Насосное оборудование, обслуживающее трубопроводные системы, по которым транспортируется жидкая среда, особенно нуждается в защите в тот момент, когда падает давление жидкости или она вообще перестает поступать. Для обеспечения такой защиты в ситуациях, когда в насос не подается перекачиваемая им жидкость, его оснащают автоматическими датчиками – реле сухого хода. Для насосной станции могут использоваться различные типы таких устройств.

Система управления скважинным насосом: слева реле сухого хода, справа датчик включения/отключения насоса

Почему насосное оборудование надо защищать от сухого хода

Из какого бы источника ни перекачивал воду электронасос, это оборудование может оказаться в ситуации, когда жидкость перестанет в него поступать. Именно такие ситуации приводят к тому, что насосная станция начинает работать на холостом (или, как чаще говорят, на сухом) ходу. Негативным последствием работы насоса в таком режиме является даже не бесполезная трата электроэнергии, а интенсивный нагрев оборудования, что в итоге приводит к деформации элементов его конструкции и быстрому выходу из строя. Вода одновременно выступает в роли смазывающей и охлаждающей жидкости, поэтому ее наличие внутри насоса просто необходимо.

По указанной причине наличие реле, обеспечивающего защиту от сухого хода скважинного насоса (или циркуляционного), является практически обязательным. Большинство современных моделей насосного оборудования имеет встроенные реле. Однако стоят подобные насосы очень дорого. По этой причине пользователи часто приобретают реле, защищающие от сухого хода, отдельно.

Насосная станция с автоматической защитой от сухого хода

Основные средства защиты

Чтобы обеспечить защиту насоса от сухого или холостого хода, используют устройства различного типа, основная задача которых состоит в том, чтобы прекратить функционирование оборудования в тот момент, когда в него перестает поступать вода. Сюда, в частности, относятся:

• реле защиты насоса от сухого хода;
• датчик потока воды;
• реле давления с опцией защиты по сухому ходу;
• датчики, контролирующие уровень жидкости в источнике водоснабжения, в качестве которых могут применяться поплавковые выключатели или реле контроля уровня.

Различия между собой всех вышеперечисленных устройств заключаются как в их конструктивном исполнении и принципе действия, так и в сферах их применения. Чтобы понять, в каких ситуациях применение того или иного типа реле, защищающего насосное оборудование от сухого хода, наиболее целесообразно, следует познакомиться с каждым из них более подробно.

Характеристики реле защиты насоса от сухого хода

Датчик сухого хода для насоса относится к устройствам электромеханического типа, контролирующим, есть ли в системе, по которой транспортируется вода, давление. Если уровень давления оказывается ниже нормативного порога, такое реле автоматически останавливает работу насосного оборудования, размыкая цепь его электрического питания.

Реле сухого хода для насоса состоит из:

• мембраны, являющейся одной из стенок внутренней камеры датчика;
• контактной группы, обеспечивающей смыкание и размыкание цепи, по которой электрический ток поступает к двигателю насоса;
• пружины (степенью ее сжатия регулируется давление, при котором реле будет срабатывать).

Основные элементы реле «сухого хода»

Принцип, по которому работает такое реле защиты от сухого хода, заключается в следующем.

• Под давлением потока воды в системе, если его уровень соответствует нормативному значению, мембрана устройства выгибается, воздействует на контакты и замыкает их. Электрический ток в таком случае поступает на двигатель насоса, и последний работает в штатном режиме.
• Если напора воды недостаточно или она вообще не поступает в систему, мембрана возвращается в свое исходное состояние, размыкая цепь электрического питания насосной установки и, соответственно, отключая ее.

Ситуации, когда давление жидкости в системах водоснабжения резко снижается (а значит, насосу требуется защита от сухого хода), вызываются разными причинами. Среди таких причин можно назвать истощение естественного источника воды, засорение фильтров, слишком высокое расположение самовсасывающей части системы и др.

Реле защиты от сухого хода насоса обычно устанавливают на поверхности земли, в сухом месте, хотя есть модели, выполненные во влагозащитном корпусе, которые можно монтировать вместе с насосным оборудованием в скважине.

Пример автоматического водоснабжения жилого дома

Более эффективно реле, предотвращающие сухой ход насоса, работают в тех случаях, когда их устанавливают в не оснащенных гидроаккумулятором системах, которые обслуживает поверхностный циркуляционный насос. Установить такое реле в системе с гидроаккумулятором, конечно, можно, но в этом случае оно не сможет обеспечить стопроцентную защиту насосной установки от сухого хода. Схема подключения реле при этом выглядит следующим образом: располагают его перед датчиком давления воды и гидроаккумулятором, а сразу после насосной станции устанавливают обратный клапан, не дающий воде двигаться в обратном направлении. При таком подключении мембрана реле сухого хода постоянно находится под давлением воды, создаваемым гидроаккумулятором. Это может привести к тому, что насос, в который не будет поступать вода из источника, просто не отключится.

Эффективная защита насоса от сухого хода в тех случаях, когда он обслуживает системы, в которых установлен гидроаккумулятор, также возможна, но для решения этой задачи применяются устройства других типов.

Датчики, обеспечивающие контроль потока воды

В ситуациях, когда возникает такое нежелательное явление, как сухой ход, поток жидкости, который поступает в насос, либо обладает недостаточным давлением, либо отсутствует вовсе. Для того чтобы контролировать наличие потока и его рабочие параметры, применяют специальные устройства, которые называются датчиками протока воды. По конструктивному исполнению и принципу работы они могут быть электромеханическими (датчики) либо электронными (контроллеры).

Реле или датчики протока воды

Выделяют две разновидности электромеханических датчиков потока воды:

Основным рабочим элементом датчиков первого типа является гибкая пластина, установленная в их внутренней полости, имеющей цилиндрическое поперечное сечение. В том случае, если поток жидкости в системе присутствует и обладает достаточным давлением, такая пластина, оснащенная магнитным элементом, максимально приближена к переключателю герконового типа, а его контакты находятся в сомкнутом состоянии. Если же давление потока жидкости снижается или он исчезает вообще, гибкая пластина отходит от переключателя, его контакты размыкаются, что приводит к выключению насосной установки.

Устройство датчика потока лепесткового типа

Датчики протока турбинного типа отличаются более сложной конструкцией. Ее основой является небольшая турбина, в роторной части которой установлен электромагнит. Принцип работы такого датчика, который также способен обеспечить защиту насоса от холостого хода, заключается в следующем. Поток жидкости вращает турбину, в роторе которой создается электромагнитное поле, преобразуемое затем в электромагнитные импульсы, считываемые специальным датчиком. Решение о том, включить или выключить насосное оборудование, обслуживающее систему, датчик принимает в зависимости от того, какое количество импульсов в единицу времени ему посылает турбина.

Датчик автоматического управления насосом «Турби»

Еще более сложной конструкцией отличаются электронные контроллеры протока воды, которые совмещают в себе функции и реле давления, и устройства, обеспечивающего защиту насосного оборудования от сухого хода. Такие контроллеры, называемые также электронными реле давления, хотя и стоят недешево, заменяют сразу несколько контрольных и управляющих устройств. Установленные в системах водоснабжения, электронные реле давления не только обеспечивают защиту насосной системы от сухого хода, но и позволяют контролировать давление и параметры потока жидкости. Когда такие параметры работы системы не соответствуют нормативным значениям, электронный датчик автоматически отключает насосное оборудование.

Электронный контроллер давления EPS-II-12, совмещающий в себе функции реле давления и реле протока

Если для обслуживания водопроводных систем применяется насос с небольшим запасом напора, то их можно оснащать только электронным реле. Когда же в системе используется насос с большим запасом по создаваемому им напору, необходимы гидроаккумулятор и отдельный датчик давления, так как электронное реле не регулируется по предельному давлению отключения насосной установки. Использование только электронного реле в таких случаях может привести к тому, что при создании избыточного давления в системе насосная станция просто не отключится.

Датчики, контролирующие уровень воды в системе

Не допустить возникновения ситуаций, когда насос водопроводной системы работает на холостом ходу, способны и датчики контроля уровня воды, которые устанавливаются преимущественно в источнике водоснабжения – скважине, колодце или емкости. Таким образом, посредством подобных устройств обеспечивается защита скважинного насоса от сухого хода (или насосной установки, перекачивающей воду из колодца). По конструкции датчики контроля уровня могут быть поплавковыми и электронными.

Среди поплавковых датчиков выделяют два основных вида. Одни из них контролируют заполнение емкостей водой, не допуская случаев ее перелива, а вторые, которые обеспечивают защиту помпы от сухого хода, регулируют опорожнение емкостей с водой, скважин и колодцев. Кроме того, есть комбинированные модели, которые в зависимости от схемы подключения к системе могут выполнять обе функции.

Поплавковый датчик ПДУ-В241-50 и схема его подключения

Принцип работы поплавкового реле контроля уровня воды достаточно прост. Пока в источнике водоснабжения есть жидкость, поплавок, соединенный с контактной группой, задран вверх. Процесс работы не будет прерываться, пока уровень воды в источнике не уменьшится до такой степени, что поплавок опустится и тем самым разомкнет контакты, через которые в фазный провод электродвигателя насоса поступает электрический ток.

Следует отметить, что защита насоса-помпы от сухого хода при помощи поплавкового датчика контроля уровня воды является наиболее доступным по стоимости и самым распространенным способом.

Электронные датчики контроля уровня воды способны одновременно решать две задачи: защищать насосное оборудование от сухого (холостого) хода при уменьшении уровня воды в источнике водоснабжения и не допускать случаи перелива жидкости при наполнении емкостей.

Реле защиты насоса от сухого хода тип РСХ и датчики уровня воды

При использовании датчиков данного типа в воду опускается не само устройство, а только электроды, соединенные с реле проводами, по которым к ним подается электрический ток небольшой величины. Электроды размещаются в источнике с водой на уровнях, ниже которых вода не должна опускаться. Пока электроды находятся в воде, они формируют замкнутую электрическую цепь, что объясняется электропроводностью воды, а если хотя бы один из электродов окажется вне жидкости, что происходит при снижении ее уровня, цепь разомкнется, что сразу приведет к отключению насосной станции.

Электронное реле подключается к датчику трубного или скважинного типа

Таким образом, существует множество способов использовать для оснащения водопроводных систем насосы с защитой от сухого хода. Между тем применение только реле не всегда позволяет нейтрализовать влияние негативных факторов. В связи с этим, проектируя и создавая такие системы, следует использовать для их оснащения и другие контролирующие, управляющие и защитные устройства, к числу которых относятся обратный клапан, датчик давления и гидроаккумулятор.

Источник

Датчик сухого хода для насоса

Насосная станция работает в нормальном режиме в том случае, если в трубах и помпе есть рабочая среда. Перекачиваемая жидкость для системы выступает одновременно смазкой и охладителем. Если по какой-либо причине жидкость пропадает, то оборудование будет работать вхолостую, из-за чего со временем выйдет из строя, не справляясь с нагрузками. Датчик сухого хода для насоса — решение этой проблемы. Установленный датчик отключит питание оборудования при недостатке рабочей среды, предотвращая поломку.

Из-за чего возникает сухой ход

Чаще всего погружное насосное оборудование перестает подавать признаки жизни из-за работы вхолостую. Сдать испорченный агрегат по гарантии не получится, так как эта ситуация — вина владельца, то есть допущена неправильная эксплуатация.

Распространенные причины, приводящие к сухому ходу оборудования:

• Выбрана неподходящая высота установки насоса в скважине или колодце. Чаще всего это случается, когда владелец источника заранее не вычислил его глубину. Насос запущен, качает воду, но когда жидкость доходит до уровня установки оборудования, качать уже нечего, из-за чего он начинает «тянуть» воздух. В подобных рабочих условиях мотор прибора начинает сильно греться и в итоге перегревается.
• В колодце ввиду естественных причин снизился уровень воды. Часто такое случается, когда после выкачки жидкости, она не успела заново аккумулироваться. Источнику надо дать время, чтобы он пополнил запасы рабочей среды, и уже после этого начинать откачку.
• Установлен насос поверхностного типа, всасывающий патрубок которого утратил герметичность. Из-за этого, помимо воды, он начинает всасывать и воздушные массы, из-за чего нарушается работоспособность системы охлаждения.

Если перекачивающее оборудование не защищено датчиком или реле сухого хода, помпа сильно греется, что приводит к сгоранию электродвигателя и других деталей. Если в конструкции перекачивающего агрегата стоят элементы из пластика, то из-за недостаточного охлаждения и смазки они сперва деформируются, что снижает производительность насоса. Долго в таком режиме он не проработает: перегрев станет причиной заклинивания вала и поломки мотора.

Как работают защитные устройства

Многие защитные механизмы сопрягаются с автоматикой, отвечающей за управление перекачивающего оборудования. Принцип работы датчика сухого хода для скважинного насоса: он «считывает» рабочие параметры, чтобы впоследствии были внесены коррективы по объему подачи воды, отслеживает состояния — включился или отключился агрегат. Устанавливаемые датчики или реле — сигнализаторы, отслеживающие состояние жидкости. Для определения недостатка воды существует несколько способов, что зависит от устанавливаемого датчика.

Манометры, например, фиксируют уровень давления. Если достигнут пороговый уровень, то детектор сигнализирует об этом контроллеру, и тот тормозит работу перекачивающего оборудования. Сам датчик при этом продолжает функционировать, исполняя роль манометра. Когда уровень давления стабилизируется, он, посредством управляющего контроллера, подаст сигнал о возобновлении работы насоса.

Чтобы точнее определять уровень обслуживаемой жидкости, используют мультифункциональные реле, подключаемые сразу к нескольким детекторам.

Разновидности датчиков

Классические системы защиты от сухого хода опираются на показания механических устройств — сигнализаторов. К ним относят поплавковые датчики, которые, благодаря конструктивным особенностям, напрямую связываются с насосным оборудованием. Чтобы такое устройство эффективно работало, ему даже не требуется автоматика. Механические защитные приборы чаще всего применяются для скважинного оборудования. В таких ситуациях задача датчика сухого хода — определить уровень, когда перекачиваемая жидкость приближается к месту забора.

К примеру, водный столб в скважинных насосах имеет высоту 150–200 см, и если значение понизится до 100 см — это критическая точка. В автоматических системах контроль постоянный, так как действует автоматика. Реле управления подает сигнал о прекращении энергоснабжения, в результате чего отключается насос. Принцип, как устройство определяет параметры водоснабжения, отличается в зависимости от установленной защиты.

Поплавковый датчик

Этот выключатель — простой, при этом бюджетный способ обеспечить защиту от сухого хода. Поплавковые датчики подходят для емкостей, скважин, резервуаров, успешно работают в паре как с бытовыми, так и промышленными насосами (водопровод, канализация). Длина троса определяет «производительность».

Одна емкость может быть оборудована сразу несколькими «поплавками», при этом каждому отводится своя задача, например, управление основным или дополнительным насосным оборудованием.

Сами датчики классифицируются по весу. Легкие устанавливаются в системы, подающие и отводящие жидкость, а тяжелые применяются в канализациях и дренажах. Чтобы выключатель корректно работал, диаметр скважины должен быть не меньше 40 см. Именно поэтому поплавковый датчик нельзя назвать универсальной защитой от сухого хода.

Реле сухого хода

Такой защитный прибор установлен по умолчанию во многих выпускаемых сейчас станциях. Но бывают и бюджетные модификации, где заводская комплектация не подразумевает защиты.

Конструкция стандартного реле:

• Мембрана, расположенная в корпусе.
• Размыкающие контакты. Они срабатывают автоматически, если в скважине снизился напор воды ниже установленного значения.
• Регулировочная пружина. Необходима для выставления пределов срабатывания выключателя.

Функционирует система следующим образом: при нормальном давлении воды мембрана находится в согнутом положении, соединяя при этом электрические контакты. При замкнутой цепи насосное оборудование работает. Но стоит водяному давлению опуститься ниже выставленного уровня, мембрана принимает ровное положение, а контакты размыкаются. К электродвигателю не поступает питание, и он выключается.

Чтобы аппарат заново включился, в системе должен подняться уровень жидкости — вместе с этим внутри датчика создается рабочее давление. Порог автоматического запуска/остановки насоса выставляется специальной пружиной. Примерный диапазон настроек — 1 атм.

Насос, защищенный от сухого хода, выключится сам, опираясь на внутрисетевое давление. Винт-регулятор, соединенный с пружинкой, позволяет выставить эти значения. Поворачивая его вправо-влево, пружина начинает расслабляться или сжиматься. Именно этими действиями и устанавливается необходимое значение давления, опираясь на которые мембрана реле размыкает цепь.

На многих защитных устройствах нижним уровнем считается точка в 1,4 атм, верхним — 2,8 атм. Это настройки, выставленные по умолчанию, то есть заводские, но их можно изменить вручную. Увеличить порог срабатывания можно повернув винт пружины против часовой стрелки, уменьшить — в противоположную сторону. Устанавливая порог вручную, следует убедиться, что он не превышает давление, которое создает сам насос, работающий в нормальном режиме. Если пренебречь этим, то насосный агрегат и вовсе может отказаться реагировать на меняющийся напор воды, из-за чего со временем его мотор выйдет из строя.

Датчик давления

Это реле контроля прохождения воды — один из подвидов датчиков сухого хода. Классический сигнализатор — механический прибор, этот — электромеханический.

В теле турбинного реле стоит ротор, имеющий вид турбины. На роторе расположен электромагнит, и, когда через его магнитное поле проходит поток воды, контроллеры устройства считывают образуемые импульсы. При снижении силы потока магнитное поле становится слабее, что становится сигналом для контроллеров, которые отключают питания насоса.

Бывают также лепестковые реле. В них стоит специальная пластинка, которая, по мере движения жидкости, начинает отклоняться, замыкая тем самым контакты. При снижении потока воды контакты размыкаются, что приводит к выключению оборудования.

Контроллер потока — датчик, способный отслеживать несколько параметров:

• давление жидкости;
• поток перекачиваемой среды;
• также он ответственен за включение/выключение контактов мотора.

Если такой сигнализатор дополнить обратным клапаном, он станет функциональнее, но вместе с этим повысится стоимость установки.

Реле нового поколения

Сейчас выпускают новые устройства, в комплектации которых уже предусмотрен обратный клапан и электронное плато. За их управление отвечает микровыключатель и магнитное реле. Реле — контакты, запаянные внутри трубки из стекла. Они реагируют на изменение магнитного поля.

Обратный клапан, подпружиненный, оборудован постоянным магнитом. Когда увеличивается давление, клапан приближается к колбе, а магнитное поле становится причиной замыкания контактов. При замкнутой цепи двигатель насоса находится в рабочем состоянии. Когда давление снижается, клапан движется в обратную сторону вместе с магнитом. В это время внутри колбы размыкаются контакты, а мотор останавливается.

Так устроено реле серии Brio, имеющее и другие немаловажные опции:

• Чтобы клапан подключал реле, в трубопроводе должно быть давление. По этой причине мотор насоса запускается без реле, на что уходит 7–8 секунд. Этого времени достаточно, чтобы агрегат успел закачать жидкость, которая создаст давление.
• Реле выключается, когда перестает подаваться вода. Но, спустя некоторое время, оно запускается само и, если давления недостаточно, выключается. Так будет повторяться до тех пор, пока в системе не стабилизируется давление.

Данный механизм повышает безопасность эксплуатации любой насосной станции.

Какую защиту выбрать

Прежде чем выбирать подходящий датчик, защищающий от сухого хода, учитывают следующие факторы:

• глубина колодца или любой другой емкости;
• диаметр;
• какой устанавливается насос: погружная или поверхностная модель.

Наиболее простое и доступное решение, защищающее насос от холостого хода — сигнализатор-поплавок. Но для скважин с небольшим диаметром он не подойдет, поэтому чаще всего ставится в колодцы.

Если известно, что в водном источнике чистая вода, то оптимальный выбор — датчик уровня воды. Если качество жидкости сомнительно, то лучше присмотреться к реле потока или датчику давления.

Датчик уровня точно не подойдет в том случае, если есть вероятность засорения фильтра насосного агрегата мусором. Даже если он будет сигнализировать о нормальном уровне воды, жидкость все равно не будет подаваться. В итоге перегорит мотор.

Можно и вовсе эксплуатировать скважину или колодец без установки датчиков или реле. Но для этого придется постоянно визуально контролировать, как поступает водный ресурс. Тогда, например, если жидкость не поступает к насосу, то пользователь вручную его выключит. Если такой возможности нет, то, чтобы защитить оборудование от перегрева и поломки, стоит все же приобрести защитный датчик, который окупит себя. Тем более, в Москве отыскать подходящее устройство — не проблема.

Как подключить реле защиты

• Сам датчик ставится на сети с реле давления, за счет чего перекачивающее оборудование получает возможность автоматической работы. Как подключить реле, обычно описано в инструкции. На рисунке ниже представлена схема соединения, на которой датчик устанавливается в одной сети с датчиком давления воды.
• Определяются с местом установки. Как правило, элемент ставится поверх напорной трубы, рядом с выходом насоса (за реле давления). Схематическая схема подключения реле защиты от холостого хода приведена ниже.
• Та часть водопровода, где будут проводиться работы, освобождается от рабочей среды (жидкости). Прежде чем присоединять, с прибора необходимо снять крышку и выкрутить вкладыш из пластика. Таким образом взору открывается патрубок, который и соединяют с нужным фитингом. Чтобы уплотнить резьбу, используют ФУМ-ленту или лен, пропитанный особыми пастами. Пример схемы монтажа реле защиты от сухого хода представлена на рисунке ниже.
• Коммутация последовательная в месте, где происходит разрыв цепи (можно подключить до и после датчика давления). Специальные клеммы позволяют ввести сетевой провод и кабель управления. Прежде чем начинать монтажные работы, из сети необходимо достать шнур питания. На рисунке ниже приведена электрическая схема подключения реле защиты от сухого хода.

При самостоятельном обустройстве трубопровода необходимо обеспечить правильность подключения устройства для контроля потока. Неопытный пользователь может допустить ошибку, из-за чего система будет работать нестабильно или вовсе не запустится. Поэтому не лишним будет ознакомиться с типичными ошибками при подключении:

• Неправильное подсоединение устройства. Бывает, датчик подключают до прибора, учитывающего расход воды. Это несколько нарушает принцип работы выключателя.
• Соединение не герметично. Такое случается, если не пользоваться специальными уплотнителями (ФУМ-лента). Также герметичность зависит от материала защитного элемента.
• Неправильно подобрано защитное устройство, которое не подходит к техническим характеристикам самого насосного агрегата.
• Отсутствие схемы подключения.
• Владелец пытается изменить давление на том приборе, который на это не рассчитан.

При неправильном подключении защита от холостого хода будет срабатывать наполовину или вовсе откажется работать.

Заключение

Холостой ход — не самое лучшее явление, случающееся с насосным оборудованием. Из-за этого агрегат попросту может выйти из строя. И если отдельные детали всегда можно заменить, то в случае с группой приборов, которые подключены к общей системе водоснабжения, дела обстоят сложнее. Датчик сухого хода — элемент, предотвращающий возможный перегрев насоса. В последнее время даже базовые комплектации оснащаются контролирующей аппаратурой.

Видео по теме

Источник